最全的无人机核心芯片及器件大盘点
2020年6月3日 来源：机器人网 浏览 1078 次 评论（0）
美国围绕华为芯片的制裁已经进一步升级了，根据美国商务部产业局在北京时间2020年5月15日晚发布的公告，要求采用美国技术和设备生产出的芯片，必须先经过美国批准才能出售给华为。这是自去年5月美国将华为列入“实体清单”后，对华为限制措施的再次升级。而在无人机领域，大疆等中国的无人机企业也或多或少的感受到了危机，华为尚且能够自研芯片，但是无人机企业的CPU等核心芯片、器件基本由国外供应，那无人机方面依赖国外的核心芯片和器件有哪些呢?我们来进行一个的大盘点。首先，本文盘点的不仅仅是核心芯片，包括飞控系统中的CPU等核心控制单元，还有连接器件、传感器件以及云台等关键部件，即使是大疆在某些方面，除了CPU还是完全靠进口来解决。在无人机领域，CPU是必须的(几十块的玩具无人机除外)，而无人机方面的CPU和整体方案主要有大疆自研的飞控系统、高通提供的无人机设计平台Snapdragon Flight、还有基于开源平台APM、Px4等各种方案中用到的CPU。有网友拆解发现大疆早期的飞控用的nxp的lpc1768，消费级的32位处理器。后面可能有FPGA+dsp的方案。2018年发布的Spark晓，视频处理用的是Intel旗下Movidius的Myriad 2计算机视觉处理芯片。后面有人发现其用了意法半导体的STM32F303、英特尔的Movidius MA2155 VPU、联芯的LC1860C SoC和Atheros/高通的AR1021X双频Wi-Fi SoC。Mavic Mini视频处理用的是Ambarella处理器，而有人拆解Mavic发现飞控芯片的主控CPU用的是ATMEL的M7内核的ATSAME70Q21，主频300MHZ 集成2048KB FLASH 384KB RAM。2、高通(Qualcomm)的Snapdragon Flight平台高通于2015年推出的无人机设计平台Snapdragon Flight主要有零度、普宙等公司用了，但是后来消费类市场基本被大疆垄断以后，这两家公司主要面向行业无人机，因此高通的无人机平台和芯片应该是一直停留在2016年的架构和水平了。Snapdragon芯片集无线通信、传感器集成和空间定位等功能于一体。采用了“RealSense”技术，能够建起3D地图和感知周围环境，它可以像一只蝙蝠一样飞行，主动避免障碍物。Snapdragon Flight之所以具有能够拉低无人机的制造成本和售价的根本优势，是因为高通无人机芯片具有和智能手机相同的处理器，也可能包括其他一些相同部件，因此做到规模化生产从而带来成本优化的效应;芯片高度集成化，节省了无人机多个高价模块的合起来的成本，据悉各个模块成本合计为无人机成本的30%~40%。对比当时主要的无人机芯片解决方案，高通snapdragon flight 的CPU 尺寸小、主频。但是高通的芯片方案似乎想鱼与熊掌兼得，加上无人机市场竞争激烈，反而没有搞起来。APM的开源系统市场上用的多的CPU是Atmel(爱特梅尔)。主控：ATMEL MEGA2560开发板。AT91M55800A，ARM7TDMI核、嵌入式ICE接口、存储器以及外围。有人说Atmel的AVR处理器芯片在国外的无人机中被采用的很多，但在国内被意法半导体占去了大部分市场，其实不然，曾经在国内出货量达到10万+的飞控就是采用APM的Atmel CPU。PIXHawk 突破性地采用了整合硬件浮点运算核心的Cortex-M4的单片机作为主控芯片，内置两套陀螺和加速度计MEMS传感器，互为补充矫正，内置三轴磁场传感器并可以外接一个三轴磁场传感器，同时可外接一主一备两个GPS传感器，在故障时自动切换。主控制器STM32F427 32位微处理器：168 MHz，252 MIPS，Cortex M4核心与浮点单元。独立供电的32位STM32F103备用故障保护协处理器，在主处理器失效时可实现手动恢复。小米旗下的飞米代无人机经过了数次研发，初采用Arm芯片，但是研发失败，后来与全志合作，采用全志R16方案，但是也经历了次发布的炸机事件，不过到现在已经比较稳定了。在无人机特兴起特别是2015年火热的消费类无人机市场的带动下，其他各个厂商都推出了各自的主控方案，但是实际出货的产品和销量很少，有的是实验性质的，其中有：联芯科技有限公司是大唐电信科技产业集团的核心企业之一，总部位于中国上海，从事2G、3G、4G移动互联网终端核心技术的研发与应用，提供3G/4G移动终端芯片及解决方案。联芯科技面向个人终端、家庭智能终端、行业应用终端等产品提供核心芯片平台及解决方案，产品形态覆盖智能手机、平板电脑、数据类终端、穿戴式设备等多种移动消费电子产品。2014年第三季度正式上市的LC1860芯片，是国内首颗面向公开市场商用的28nm 4G SoC芯片，是一颗自主可控的“中国芯”。2016年，大疆在其新一代的消费级航拍无人机——大疆精灵Phantom 4中，首次采用了联芯方案LC 1860，这颗芯片也被应用在了零度智控的代无人机上。LC1860具备“4G+28nm”的特性，支持LTE-TDD/LTE-FDD/TD-SCDMA/WCDMA/GGE五模， 集成4+1个Cortex A7 1.5GHz CPU、双核GPU Mali T628、Trustzone架构等特点，是国内首颗面向公开市场商用的28nm 4G SoC芯片。主控：TI OMAP3630。Micron闪存，德州仪器电源管理+USB解决方案，Atheros802.11b/g/nWiFi控制器，博世BMA150加速器，BMP180气压传感器，应美盛的IMU-3000陀螺仪和运动处理器，微芯科技的PIC24HJ单片机。主控：Samsung Artik芯片。Artik 10采用1.3GHz八核处理器，拥有2GB内存和16GB闪存。包括Wi- Fi、蓝牙和蓝牙低功耗、ZigBee和Thread。三星于2015年5月推出了低功耗芯片Artik，有三个规格，其中Artik1大小只有12mm*12mm，售价不到10美元，据悉规格不同，在处理速度、存储能力以及无限电通信能力上均有差异。这芯片面向无人机和智能家具等互联网设备。业界普遍认为Artik将成为三星对抗高通及英特尔的杀手锏，但严格来说，三星还只是后来者。相比起英特尔试图利用其处理器进入无人机市场，来弥补PC销售的疲软态势，英伟达没有迫切进入无人机市场的理由，其核心的GPU图形处理器业务年增长幅度为7%，占据其2016上半年营收的82%。据了解，2015年英伟达相继为Parrot及大疆提供芯片，针对无人机市场，英伟达开发了Jetson TX1芯片方案，可以胜任各类图像图形识别和人工智能任务，使用它的无人机可以在空中停留更长时间。此前，英伟达还同时为大疆和Parrot提供过芯片方案。当然英伟达并没有将TX1主板的潜力限于在无人机的运用，它还可被运用于机器人、物联网设备或者实验室装备。英伟达还为开发者们提供了计算机如OpenVX1.1的视觉库以帮助开发人员使用主板。在无人机领域，华为旗下全资子公司海思原先在安防摄像头市场有70%的市场份额，随后为了给这安防摄像头插上翅膀，于2016年7月推出了华为无人机平台，即联手深圳本土初创公司宙心科技，在华为海思芯片的基础上推出了一系列无人机解决方案。活跃在在机器人市场的欧洲处理器厂商XMOS也表示进入到无人机领域。目前XMOS的xCORE多核微控制器系列已被一些无人机/多轴飞行器的OEM客户采用。在这些系统中，XMOS多核微控制器既用于飞行控制也用于MCU内部通信。主控：瑞芯微RK3288。瑞芯微有基于RK3288的无人机产品在国内展示并试飞。据介绍，这款无人机产品采用轴距300mm的四旋翼，基于瑞芯微RK3288是处理器，摄像头与机身采用了一体化设计，支持1080p视频拍摄。机身重量约730g，续航时间为14分钟。功能方面，支持一键全景、失控返航、定点巡航、一键自拍、一键绕飞、地理围栏等。来自台湾，主控：新唐 MINI5系列。低阶遥控器使用 SOP20 封装的4T 8051 N79E814;中高阶遥控器则采用Cortex-M0 M051系列内建ARM9及H.264视频边译码器的N329系列。传感器是无人机飞行控制中必不可少的器件。其中主要的核心器件基本由国外大厂研发。2016博世推出的BMF055提供了“一站式”传感器解决方案，让创新者们可以专注于软件开发和其他更重要的因素，利用BMF055传感器开发的无人机不仅可以在空中高速飞行，甚可在半空中翻转。还有BMM150三轴数字地磁传感器、BMP388 气压传感器。2018年美国拉斯维加斯消费电子展(CES)上，博世传感器(Bosch Sensortec)新推出了两款传感器新品。其中一款是高性能惯性测量单元(IMU)BMI088，一款六轴IMU，具有卓越的抗振性，专为无人机和机器人应用而设计。专门用于无人机的解决方案的器件有：利用测量空气的压力来换算成海拔高度的数字气压传感器，用于植保机的数字压差传感器等。MS5607/MS5611 ，是利用测量空气的压力来换算成海拔高度的数字气压传感器。它们可以分辨出0.012mbar (1.2pa)的气压，约等于10cm的上升高度(在低空，海平面附近)，是无人机和高度计海拔测量的理想选择。TE的MS4515DO 是数字压差传感器，用于空速的一般需要*低的压力范围。一般会选4515DO表压的型号。ALPS传感器在无人机领域与国内很多大厂家，包括大疆是*长久的合作关系。主要集中在一些现有的传感器比如说角度传感器，应用在摄象头的控制，还有气压的传感器，包括升空高度自动剪枝产品。目前出货量比较大的还是大疆。无人机方面提供的方案主要是云台，一个是高清，另一个是震动的前提之下要保证连接的稳定，这个是广濑的优势，主要集中在这块。具体是指从摄象头模组，接到主板，摄象头本身接到云台中间需要一个可以转动的高频高速的信号，里面有一个器线同轴的产品，它的RF是单个的做成一排。为什么单独把GPS拿出来，是因为即使中国现在拥有量北斗，即将能够覆盖全球的能力，但是目前在商业化和实际使用方面使用多的还是美国的GPS，特别是在国外市场，美国的GPS制式核心模块是少不了的。同时，即使能够国产化GPS，但是依然还得依赖美国GPS制式，因此，这也是无人机中一个必不可少的核心器件。国内外GPS厂家很多，有多模的，有三选二(美国GPS、中国北斗、俄罗斯格洛纳斯)甚更多制式选择的，但是都少不了核心GPS制式。
